不断进行知识更新,丰富课堂教学内容——《物理学与现代家庭生活》介绍,本文主要内容关键词为:教学内容论文,物理学论文,家庭生活论文,课堂论文,知识论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
当前,以物理学理论为基础的各种高新技术,正在加速渗透到我们家庭生活的很多领域。现代家庭生活正在向着家庭自动化的方向迈进。
家庭自动化,主要是指家庭生活服务的自动化和家庭信息服务的自动化。家庭生活服务的自动化,将把人们从繁琐的家务劳动中解放出来,使人们有更多的时间在一个舒适的生活环境中休息和享受。家庭信息服务的自动化,把家庭和现实世界紧密联系起来,使人们随时随地能了解世界各地所发生的各种信息,以更高的效率创造物质文明和精神文明。
当今,在某些发达国家中,家庭自动控制系统、家庭信息系统、家庭安全报警系统、家庭文化娱乐系统、家庭供电节能系统、家庭机器人等高度先近的服务设备,有的正在研制开发,有的已进入普通家庭。我国的家庭自动化正处于起步阶段,但是发展趋势很快。近年来各种现代化的家用电器在我国迅速普及,并正在逐步升级换代。现代家用电器所涉及的工作原理和技术,几乎都不同程度、不同侧面地得到物理学理论和实验的支持和帮助。作为物理教师,我们应不断进行知识更新,从物理学的理论高度对常用的现代化家用电器的基本工作原理有较深入的理解,以丰富课堂教学的肉容。《物理学与现代家庭生活》一书就是针对我国现代家庭生活中常用的几种先进的家用电器,简要但不失系统性地介绍有关的物理学原理及其应用技术,以适应面向21世纪的时代特征,扩大教师知识面,增强教育、教学能力。
家用微波炉在我国现代家庭中已相当普及,用过家用微波炉的人都觉得使用非常方便,加热速度相当快。微波加热与传统的加热方法相比有许多独特的优点。微波加热实际上是超高频电磁波(微波)与物质相互作用的结果,是微波能转换成热能的过程,是微波热效应的具体反映。在微波加热技术与微波炉这一章中从微波加热的物理学原理出发,围绕物质的复介电常量这一在微波加热过程中起主要作用的物理量,讨论微波加热的特性,并介绍微波炉的基本构造、工作原理和使用常识,以及微波热效应的其它应用领域。这一章是电磁波(微波)除了无线电广播、通信以外的具体应用实例的补充。
磁带录音、磁带录像、磁卡等磁记录技术在我们日常生活中已经很普遍,但是在一般物理教材中,对现代磁学和磁性材料讲述得很少。因此,在磁记录技术与家用录音录像设备这一章中,从磁性材料的物理学特性出发,结合磁记录技术在磁带录音、磁带录像设备中的应用,分析讨论磁记录材料的性质、特点以及磁性录放技术和设备的工作原理,磁记录技术是一门综合性技术,近年来在高密度、高保真、高可靠性方面发展很迅速,还发现了磁光、磁热等相互作用的物理规律。因此,磁记录技术有着很广阔的应用前景。
家用制冷设备包括家用电冰箱和家用空调器等,在我国现代家庭中已相当普及。制冷技术是热力学物理定律、热机工作原理的实际应用。因此,制冷技术与家用制冷设备这一章就是从热力学定律出发,结合制冷剂、制冷压缩机、制冷换热原理,对家用电冰箱、家用空调器的基本组成和工作原理进行具体的分析、讨论,充分运用物理学中的热学知识来解释家用制冷设备的工作原理。
近年来CD、VCD、DVD以及数字化电视机等家用电器正在加速进入平常人家。数字化的家用电器正在逐步替代原来的模拟信号的电器设备。随着微电子集成电路技术和电子计算机技术的迅速发展加快了家用电器数字化的进程,使数字化设备的性能和价格能与传统的模拟设备相竞争。本书简要介绍了模拟信号存在哪些不足之处,数字信号的主要特点,怎样使模拟信号数字化,家庭数字化设备的基本结构和它的工作原理。美国于1998年11月起在23个大城市的46家电视台正式播出数字电视节目,计划在2006年淘汰模拟电视,全部普及数字电视。我国正在自主研制高清晰度电视系统,1998年9月通过中央电视台进行了开路演示, 预示着我国也将跨入数字电视时代。作为一个物理学教学工作者,了解家用电器数字化的基本知识实在是非常必要的。
90年代初国际市场上出现了一大批模糊控制的家用电器。例如模糊控制电饭锅、模糊控制全自动洗衣机、模糊控制电冰箱……,吸尘器、微波炉、空调器、照相机、摄像器等都采用了模糊控制技术。模糊控制技术成了20世纪90年代的热点技术,国际上已把这种技术作为研制新一代电子产品的核心技术之一。
客观世界中普遍存在着模糊现象,这是无法回避的现实。但是过去人们尊重精确、严格和定量的表示,蔑视模糊、不严格和定性的东西。1965年美国数学家发表了“模糊集合论”,逐渐建立了模糊理论,但因受传统的习惯力量影响,发展并不顺利,甚至受到一定程度的抵制。模糊数学的最初思想,并不是使数学变得模模糊糊,而是使讲究精确的数学进入人们长期未涉足的模糊现象领域。有一个不兼容原理断言高精度和高复杂性是不兼容的。具体的说,就是一个系统的复杂性与分析它能达到的精度之间服从一个粗略的反比关系。随着科学技术的高度发展,人们所研究的系统是愈来愈复杂了,例如,全球大气、生态环境、人体科学等。对于人文科学就更加复杂多变了,例如生理、心理、法律、政治等。模糊数学的出现主要是为适应自然科学各学科发展的需要,但它的基本思想对于人文科学的研究也同样有着令人耳目一新的启发。
最近,中国科学院学部委员季羡林先生写的一篇《跨世纪中国人该读什么书》中提到“我举两个最著名的例子:一个是模糊学,一个是浑沌学。二者原来都属于自然科学,然而其影响所及,早已超出了自然科学的范围,现在以模糊数学为基础,接二连三地兴起了一批新的模糊学科,什么模糊逻辑、什么模糊心理、什么模糊语言、什么模糊美学,几乎什么都模糊,模糊得一塌糊涂。然而仔细品味起来,其中确有道理,决不是信口雌黄,哗众取宠。”“仔细读一读,必能开阔眼界,增强思路。所有跨世纪的中国有文化能读书的人们,决不应掉以轻心。”
在模糊控制技术与模糊控制家用电器一章中,从模糊集合论的产生背景和基本原理出发,介绍模糊控制技术的基本概念,并以模糊电饭锅、模糊洗衣机为实例作说明,希望对读者在扩大知识面、更新知识结构方面能有所启发。
随着我国社会经济和科学技术的发展,必将有更多的现代化、高新技术的产品进入现代家庭。需要我们不断去熟悉和认识,而物理学的基本知识始终与它们是密切相关的,是近一步了解它们的主要向导。